[发明专利]一种用于中高温SCR脱硝过程的催化剂合成方法

说明书

本发明涉及了一种用于SCR反应的分子筛型催化剂，首先载体预处理，然后制备浸渍液，组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等，按照一定的比例称取粉体加入到浸渍液中，超声处理1h，后进行烘干、焙烧处理。最后得到金属离子/氧化物修饰的负载型Fe‑ZSM‑5催化材料。本发明使用原料廉价易得，制备过程简单，反应条件温和，具有良好的SCR催化活性，且具有良好的经济性。

技术领域

本发明涉及一种中高温SCR脱硝催化剂的合成方法，属于SCR脱硝催化材料的制备技术领域。

背景技术

2013年以来，我国大部出现持续的雾霾天气，形成的主要原因为大气中PM2.5浓度严重超标和NO_x的排放，严重的污染天气给人们的正常生活和工作产生了严重的影响，引起了政府和人们的高度关注，并制定了新的排放标准，如电力行业的《火电厂大气污染物排放标准》( GB13223－2011) 中，规定燃气轮机发电机组的NO_x 排放浓度限值为50 mg /Nm³。北京市环保局于2011 年11 月23 日发布了《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》( DB11 /847—2011)的地方标准，规定烟NO_x 排放浓度限值为30 mg /Nm³。目前，燃气轮机、燃气发电机发电也成为我国电力供应重要部分，随着燃煤超低排放改造的接近尾声，燃气轮机、燃气发电机烟气NO_x排放控制越发受到关注，执行超低排放已迫在眉睫。然而目前关于燃气轮机和燃气发电机烟气脱硝催化剂的研究较少。

在氮氧化物排放控制技术里，选择性催化还原（SCR）技术是目前最常用也是最受关注的处理技术，利用还原剂HC、NH₃、CO等可以借助催化作用有效的将NO_x污染物转为无害化的N₂，达到污染物减量排放控制的目的。在SCR技术中，催化剂的选择最为关键，目前实现工业应用的SCR催化剂主要为V-W(Mo)-Ti催化剂，非V-Ti系列催化剂如分子筛催化剂、钙钛矿型等催化剂（张一波等, 催化学报. 33, 9, 1448-1554）。分子筛型催化剂由于其良好的催化活性、稳定性，毒性低等优点倍受关注。该类材料的制备过程通常包括前驱体物料混合，晶化，焙烧等步骤。如曲虹霞等（CN 103386322 A）采用旋转水热合成的方法制备了Fe-ZSM-5催化材料，黄艳等（CN 105921170 A）采用“一锅法”制备Fe掺杂的ZSM-5材料，在250~500 ^oC范围内表现出较好的脱硝活性。李哲等（李哲等，煤炭转化，2011，34(1): 62-65）发现并研究了FeMo-ZSM-5材料的NH₃-SCR性能，结果表明在该材料在较宽的温度窗口表现出较高的脱硝活性。

为实现其成型化，实现工程应用的目标，本发明结合离子交换分子筛的制备方法，采用分部浸渍的方法制备金属离子（氧化物）修饰的Fe基ZSM-5分子筛催化材料，该制备方法中使用原料成本低廉、制备工艺成熟、稳定，具有良好的SCR脱硝活性，同时能够有效避免使用贵金属，具有很好的应用前景。

本发明描述的方法是分三步完成成型SCR催化剂制备，首先载体预处理，其次制备浸渍液（浸渍液组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等），按照一定的比例称取粉体加入到浸渍液中，超声处理1h，最后进行烘干、焙烧处理。得到金属离子/氧化物修饰的负载型Fe-ZSM-5催化材料。迄今为止，尚无文献和专利报道用于制备该类分子筛的SCR催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型分子筛SCR催化剂的制备方法。该方法采用浸渍法或分步浸渍法，将Fe组分和其他修饰组分引入分子筛材料中，后经烘干、焙烧等制备得到了分子筛催化剂粉体，避免了离子交换法的步骤繁琐的问题。